Đồ án xử lý khí thải

Chia sẻ: lehanhspk

SO2 là loại chất ô nhiễm phổ biến nhất trong sản xuất công nghiệp cũng như trong sinh hoạt của con người. Nguồn phát thải SO2 chủ yếu là từ Các trung tâm nhiệt điện, các loại lò nung, lò hơi khi đốt nhiên liệu than, dầu và khí đốt có chứa lưu huỳnh hoặc các hợp chất lưu huỳnh.

Bạn đang xem 20 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: Đồ án xử lý khí thải

ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




Đồ án


Xử lý khí thải




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 1
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................... 5

Giới thiệu: ............................................................................................... 5
1.1.

Tính chất: ................................................................................................ 5
1.2.

Tác hại: ................................................................................................... 6
1.3.

Đối với con người: ........................................................................... 6
1.3.1.

Đối với thực vật: ............................................................................... 7
1.3.2.

Đối với các công trình kiến trúc:....................................................... 7
1.3.3.

Ứng dụng: ............................................................................................... 8
1.4.

Ý nghĩa môi trường: ................................................................................ 9
1.5.

Các phương pháp hấp thụ SO2: ............................................................... 9
1.6.

Hấp thụ SO2 bằng nước: ................................................................... 9
1.6.1.

1.6.2.Hấp thụ bằng đá vôi (CaCO3), vôi nung CaO hoặc vôi sữa (Ca(OH)2): .. 10

Hấp thụ SO2 bằng NH3: .................................................................. 12
1.6.3.

Hấp thụ SO2 bằng MgO: ................................................................. 13
1.6.4.

Hấp thụ SO2 bằng ZnO: .................................................................. 14
1.6.5.

Xử lý SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ: ........................................ 15
1.6.6.

Xử lý SO2 bằng natri cacbonat: ....................................................... 15
1.6.7.

Xử lý SO2 bằng các chất hấp phụ thể rắn: ....................................... 16
1.6.8.

Các loại thiết bị hấp thụ: ....................................................................... 18
1.7.

Tháp rỗng: ...................................................................................... 18
1.7.1.

Tháp đệm: ...................................................................................... 19
1.7.2.

Tháp mâm: ..................................................................................... 21
1.7.3.


XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 2
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




Tháp màng: .................................................................................... 23
1.7.4.

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ ................................................................ 26

Sơ đồ công nghệ.................................................................................... 26
2.1.

Thuyết minh sơ đồ công nghệ: .............................................................. 27
2.2.

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÁP HẤP THỤ ............................... 28

Nồng độ của SO2:.................................................................................. 29
3.1

Nồng độ đầu vào của SO2 ............................................................... 29
3.1.1

Nồng độ đầu ra của SO2 ................................................................. 30
3.1.2

Hiệu suất hấp thụ ............................................................................ 30
3.1.3

Lập phương trình đường cân bằng: ........................................................ 30
3.2

Lập phương trình đường làm việc: ........................................................ 31
3.3

Tính toán tháp hấp thụ: ......................................................................... 32
3.4

Đường kính tháp hấp thụ: ............................................................... 32
3.4.1

Chiều cao tháp hấp thụ: .................................................................. 35
3.4.2

Tính toán trở lực: .................................................................................. 39
3.5

Trở lực đệm khô: ............................................................................ 39
3.5.1

Trở lực đệm ướt:............................................................................. 40
3.5.2

TÍNH TOÁN CƠ KHÍ VÀ CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ .......... 41
CHƯƠNG 4:

Tính toán các thiết bị phụ trợ: ............................................................... 41
4.1.

Ống dẫn khí vào tháp: ..................................................................... 41
4.1.1.

Ống dẫn khí ra tháp: ....................................................................... 41
4.1.2.

Ống dẫn dung môi vào tháp: ........................................................... 41
4.1.3.

Tính toán ống khói: ........................................................................ 42
4.1.4.


XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 3
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




Vòi phun: ....................................................................................... 43
4.1.5.

Bơm: .............................................................................................. 44
4.1.6.

Quạt: .............................................................................................. 45
4.1.7.

Tính cơ khí thiết bị: ............................................................................... 45
4.2.

Tính thân thiết bị: ........................................................................... 45
4.2.1

Tính chiều dài đáy và nắp thiết bị (dạng elip có gờ):....................... 47
4.2.2

Mặt bích: ........................................................................................ 49
4.2.3

Chân đỡ và tai treo: ........................................................................ 49
4.2.4

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: .............................................................................. 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 53




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 4
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu:
 Sunfua dioxit là một hợp
chất hóa học có công thức SO2. Chất khí
quan trọng này là sản phẩm chính của sự
đốt cháy hợp chất lưu huỳnh và nó là một
mối lo môi trường đáng kể. SO2 thường
được mô tả là "mùi hôi của lưu huỳnh bị
đốt cháy". Nó là sản phẩm tạo thành
trong quá trình núi lửa hoạt động và một
số hoạt động công nghiệp khác nhau.
 SO2 là loại chất ô nhiễm phổ biến nhất trong sản xuất công nghiệp
cũng như trong sinh hoạt của con người. Nguồn phát thải SO2 chủ yếu là từ Các
trung tâm nhiệt điện, các loại lò nung, lò hơi khi đốt nhiên liệu than, dầu và khí đốt
có chứa lưu huỳnh hoặc các hợp chất lưu huỳnh.
 Ngoài ra, một số công đoạn sản xuất trong công nghiệp hóa chất,
luyện kim, cũng thải vào bầu khí quyển một lương SO2 đáng kể. Trên thế giới hàng
năm tiêu thụ gần 2 tỷ tấn than đá các loại và gần 1 tỷ tấn dầu mỏ. Khi thành phần
lưu huỳnh trong nhiên liệu trung bình chiếm 1% thì lượng khí SO2 thải vào khí
quyển là 60 triệu tấn/năm. Đó là chưa kể lượng SO2 thải ra từ các ngành công
nghiệp khác.
1.2. Tính chất:
 SO2 là một khí vô cơ không màu, mùi kích thích mạnh, không cháy,
có vị hăng cay dễ hóa lỏng, dể hòa tan trong nước với nồng độ thấp.
SO2 có nhiệt độ nóng chảy ở –750C và nhiệt độ sôi ở –100C.

SO2 rất bền nhiệt (H0tt = - 296,9 kJ/mol).

 SO2 oxy hóa chậm trong không khí sạch, do quá trình quang hoá hay
do sự xúc tác khí SO2 dễ dàng bị oxy hoá biến thành SO3 trong khí quyển và hòa tan
trong nước tạo thành axit H2SO4.


XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 5
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




 Nó có khả năng làm mất màu dung dịch Brom và làm mất màu cánh
hoa hồng.
 SO2 tan trong nước tạo thành axit yếu
SO2 + H2O  H2SO3
 SO2 là chất khử khi tác dụng một chất oxi hóa mạnh
SO2 + Br2 + 2H2O  2HBr + H2SO4
SO2 + 2KMnO4 + 2H2O  K2SO4 + 2MnSO4 + 2 H2SO4
 SO2 là chất oxi hóa khi tác dụng với chất khử mạnh hơn
SO2 + 2H2S  3S + 2H2O
SO2 + 2Mg  S + 2MgO
 SO2 tác dụng với nước tạo thành H2SO3 nhưng H2SO3 là axit yếu
SO2 + H2O  H2SO3
1.3. Tác hại:
Khí SO2, SO3 gọi chung là SOx, là những khí thuộc loại độc hại không chỉ
đối với sức khoẻ con người, động thực vật, mà còn tác động lên các vật liệu xây
dựng, các công trình kiến trúc, là một trong những chất gây ô nhiễm môi trường.
Trong khí quyển, khí SO2 khi gặp các chất oxy hóa hay dưới tác động của nhiệt độ,
ánh sáng chúng chuyển thành SO3 nhờ oxy có trong không khí. Khi gặp H2O, SO3
kết hợp với nước tạo thành H2SO4. Đây chính là nguyên nhân tạo ra các cơn mưa
acid mưa axit ăn mòn các công trình, làm cho thực vật, động vật bị chết hoặc chậm
phát triển, biến đất đai thành vùng hoang mạc . Khí SO2 gây ra các bệnh viêm phổi,
mắt, da. Nếu H2SO4 có trong nước mưa với nồng độ cao làm bỏng da người hay làm
mục nát quần áo.
1.3.1. Đối với con người:
 SO2 và hợp chất của SO2 là những chất có tính kích thích, ở nồng độ
nhất định có thể gây co giật cơ trơn của khí quản. Ở nồng độ lớn hơn sẽ gây tăng
tiết dịch niêm mạc đường khí quản. Khi tiếp xúc với mắt chúng có thể tạo thành
axit.




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 6
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




 SOx có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua các cơ quan hô hấp
hoặc các cơ quan tiêu hóa sau khi được hòa tan trong nước bọt. Và cuối cùng chúng
có thể xâm nhập vào hệ tuần hoàn. Khi tiếp xúc với bụi, SOx có thể tạo ra các hạt
axit nhỏ, các hạt này có thể xâm nhập vào các huyết mạch nếu kích thước của chúng
nhỏ hơn 2-3 µm.
 SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể của người qua da và gây ra các
chuyển đổi hóa học, kết quả của nó là hàm lượng kiềm trong máu giảm, amoniac bị
thoát qua đường tiểu và có ảnh hưởng đến tuyến nước bọt. Hầu hết dân cư sống
quanh khu vực nhà máy có nồng độ SO2, SO3 cao đều mắc bệnh đường hô hấp. Nếu
hít phải SO2 ở nồng độ cao có thể gây tử vong.
 Độc tính của SO2:
Theo Henderson – Haggard
Triệu chứng
mg/m3 ppm
Chết nhanh trong 30’ – 1h 1.300 – 1.000 500 – 400
Nguy hiểm sau khi hít thở 30’ – 1h 260 – 130 100 – 50
Kích ứng đường hô hấp, ho 50 20
Giới hạn độc tính 30 – 20 12 – 8
Giới hạn ngửi thấy mùi 13 – 8 5–3

1.3.2. Đối với thực vật:
SOx bị oxy hóa ngoài không khí và phản ứng với nước mưa tạo thành axit
sulfuric là tác nhân chính gây hiện tượng mưa axit, ảnh hưởng xấu đến sự phát triển
thực vật. Khi tiếp xúc với môi trường có chứa hàm lượng SO2 từ 1 - 2ppm trong vài
giờ có thể gây tổn thương lá cây. Đối với các loại thực vật nhạy cảm như nấm, địa
y, hàm lượng 0,15 - 0,30 ppm có thể gây độc tính cấp.
1.3.3. Đối với các công trình kiến trúc:
Sự có mặt của SOx trong không khí ẩm tạo thành axit là tác nhân gây ăn mòn
kim loại, bê-tông và các công trình kiến trúc. SOx làm hư hỏng, làm thay đổi tính
năng vật lý, làm thay đổi màu sắc vật liệu xây dựng như đá vôi, đá hoa, đá cẩm
thạch; phá hoại các tác phẩm điêu khắc, tượng đài. Sắt, thép và các kim loại khác ở

XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 7
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




trong môi trường khí ẩm, nóng và bị nhiễm SOx thì bị han gỉ rất nhanh. SOx cũng
làm hư hỏng và giảm tuổi thọ các sản phẩm vải, nylon, tơ nhân tạo, đồ bằng da và
giấy...
1.4. Ứng dụng:
 Sản xuất axit sunfuric
 Làm chất bảo quản:
Khí SO2 được sử dụng làm chất bảo quản cho hoa quả khô, do đặc
-
tính kháng khuẩn của nó . Nó duy trì sự tươi sông và ngăn ngừa mục nát, tuy nhiên
sử dụng chất bảo quản này cũng làm cho các loại hoa quả có hương vị khác.
Khí SO2 được sử dụng trong nghành công nghiệp chế biến rượu
-
vang. Tuy tỷ lệ rất ít, đóng vai trò như một chất kháng khuẩn và chống oxy hóa.
Tùy từng quốc gia, có thể cho phép nồng độ SO2 trong rượu ở một mức độ nhất
định. Ở Mỹ là 350 ppm, EU là 160 ppm và 210 ppm đối với rượu vang đỏ và trắng,
hồng. Ở nồng độ thấp dưới 50 ppm SO2 không ảnh hưởng đén mùi vị của rượu,
nhưng nếu nồng độ cao hơn, nó cũng tạo ra một hương vị khác.
SO2 còn được dùng trong quá trình vệ sinh thiết bị trong các nhà
-
máy sản xuất rượu .
Chống nấm mốc.
-
 Làm tác nhân khử: Điôxít lưu huỳnh cũng là một chất khử Trong
nước, sulfur dioxide có thể làm phai màu. Cho nên nó thường được sử dụng để làm
chất tẩy quần áo, tẩy trắng giấy, bột giấy. Ngoài ra, nó còn được sử dụng để xử lý
nước thải.
 Làm thuốc thử và dung môi trong các phòng thí nghiệm: Lưu huỳnh
dioxit là một dung môi trơ đa năng đã được sử dụng rộng rãi cho các muối hòa tan
oxy hóa cao. Nó cũng đôi khi được sử dụng như là một nguồn của nhóm sulfonyl
trong tổng hợp hữu cơ.




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 8
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




1.5. Ý nghĩa môi trường:
 Vấn đề ô nhiễm bầu khí quyển bởi khí SO2 từ lâu đã trở thành mối
hiểm họa của nhiều quốc gia, nhất là các nước phát triển trên thế giới. Vì những lý
do nêu trên, công nghệ xử lý khí SO2 trong khí thải công nghiệp đã được nghiên
cứu rất sớm và phát triển mạnh mẽ.
 Ngoài tác dụng làm sạch bầu khí quyển, bảo vệ môi trường, xử lý khí
SO2 còn có ý nghĩa kinh tế to lớn của nó bởi vì SO2 thu hồi được từ khí thải là
nguồn cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất axit Sunfuric (H2SO4) và lưu
huỳnh nguyên chất.
1.6. Các phương pháp hấp thụ SO2:
1.6.1. Hấp thụ SO2 bằng nước:
 Hấp thụ SO2 bằng nước là phương pháp đơn giản được áp dụng sớ m
nhất để loại bỏ khí SO2 trong khí thải.
 Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 băng nước bao gồm 2 giai đoạn:
Hấp thụ SO2 bằng cách phun nước vào dòng khí thải hoặc cho khí

thải đi qua lớp vật liệu đệm (vật liệu rỗng ) có tưới nước – scrubo;
Giải thoát khí SO2 ra khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO2 nếu cần và

nước sạch.
 Quá trình diễn ra theo phản ứng sau:
SO2 + H2O ↔ H+ + HSO3-
 Mức độ hòa tan của khí SO2 trong nước giảm khi nhiệt độ nước tăng
cao, do đó nhiệt độ nước cấp vào hệ thống hấp thụ khí SO2 phải đủ thấp. Còn để
giải thoát khí SO2 khỏi nước thì nhiệt độ của nước phải cao. Cụ thể là ở nhiệt độ
1000C thì SO2 bốc ra một cách hoàn toàn và trong không khí thoát ra có lẫn cả hơi
nước. Bằng phương pháp ngưng tụ người ta có thể thu được SO2 với độ đậm đặc
khoảng 100% để dùng vào mục đích sản xuất axit sunfuric.
 Để giải hấp cần thụ cần phải đun nóng một lượng nước rất lớn tức
phải có một nguồn cấp nhiệt (hơi nước) công suất lớn. Đó là một khó khăn. Ngoài
ra để sử dụng lại nước cho quá trình hấp thụ phải làm nguội nước xuống gần 100C –


XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 9
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




tức phải cần đến nguồn cấp lạnh. Đó cũng là vấn đề không đơn giản và khá tốn
kém.
 Từ những nhược điểm nói trên, phương pháp khí SO2 bằng nước chỉ
áp dụng được khi:
Nồng độ ban đầu của khí SO2 trong khí thải tương đối cao.
-
Có sẵn nguồn cấp nhiệt (hơi nước) với giá rẻ.
-
Có sẵn nguồn cấp lạnh.
-
Có thể xả được nước có ít nhiều axit ra sông ngòi.
-
 Trường hợp khí thải giàu SO2 như trong công đoạn nấu quặng sunfua
kim loại của công nghiệp luyện kim (nồng độ SO2 trong khí thải có thể đạt 2 ÷
12%). Người ta có thể xử lý bằng nước kết hợp vơi quá trình oxy hóa SO2 bằng chất
xúc tác vanadi (V).
 Quá trình cũng được thực hiện thành hai giai đoạn:
Khí SO2 kết hợp với oxy nhờ sự có mặt của chất xúc tác vanadi để

biến thành anhidrit sunfuric (SO3), phản ứng này có tỏa nhiệt và xảy ra càng mạnh ở
nhiệt độ càng thấp, do đó cần thực hiện quá trình này qua nhiều tầng xúc tác, sau
mỗi tầng đều được làm nguội.
Dùng nước tưới trong scruber để anhidrit sunfuric kết hợp với

nước tạo thành axit sunfuric (H2SO4).
1.6.2. Hấp thụ bằng đá vôi (CaCO3), vôi nung CaO hoặc vôi sữa
(Ca(OH)2):
 Xử lý SO2 bằng vôi là phương pháp được áp dụng rất rộng rãi trong
công nghiệp vì hiệu quả xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền và có sẵn ở mọi nơi.
 Các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình xử lý như sau:
CaCO3 + SO2 CaCO3 + CO2
CaO + SO2  CaSO3
2CaSO3 + O2  2CaSO4




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 10
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




1-tháp hấp thu, 2- bộ phận tách tinh thể, 3-bộ lọc chân không,
4,5- máy bơm, 6-thùng trộn sữa vôi
Hình 1: sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng CaCO3 và CaO
 Khói thải sau khi được lọc sạch tro bụi đi vào scrubo 1,trong đó xảy ra
quá trình hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch sữa vôi tưới trên lớp đệm bằng vật liệu
rỗng. Nước chứa acid chảy ra từ scrubo có chứa nhiều sunfit và canxi sunfat dưới
dạng tinh thể: CaSO3.0,5H2O, CaSO4.2H2O và một ít tro bụi còn sót lại sau bộ lọc
tro bụi, do đó cần tách các tinh thể nói trên ra khỏi dung dịch bằng bộ phận tách tinh
thể 2. Thiết bị số 2 là 1 bình rỗng cho phép dung dịch lưu lại 1 thời gian đủ để hình
thành các tinh thể sunfit và sunfat canxi. Sau bộ phận tách tinbh thể 2, dung dịch 1
phần đi vào tưới cho Scruber, phần còn lại đi qua bình lọc chân không 3, ở đó các
tinh thể bị giữ lại dưới dạng cặn bùn và được thải ra ngoài. Đá vôi được đập vụn và
nghiền thành bột và cho vào thùng 6 để pha trộn với dung dịch loãng chảy ra từ bộ
lọc chân không số 3 cùng với 1 lượng nước bổ sung để được dung dịch sữa vôi mới.
 Hiệu quả hấp thụ SO2 bằng sữa vôi đạt 98%. Sức cản khí động của hệ
thống không vượt quá 20 mm H2O.




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 11
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




 Nguyên liệu vôi được sử dụng một cách hoàn toàn, cụ thể là cặn bùn
từ hệ thống xử lý thải ra có thể được sử dụng làm chất kết dính trong xây dựng sau
khi chuyển sunfit thành sunfat trong lò nung.
Ưu điểm: công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu không lớn, có thể chế
tạo thiết bị bằng vật liệu thông thường, không cần đến vật liệu chống axit và không
chiếm nhiều diện tích xây dựng.
1.6.3. Hấp thụ SO2 bằng NH3:
 Amoniac và khí SO2 trong dung dịch nước có phản ứng với nhau và
tạo ra muối trung gian amoni sunfit, sau đó muối amoni sunfit lại tác dụng tiếp với
SO2 và H2O để tạo ra muối amoni bisunfit theo phản ứng sau:
SO2 + 2NH3 + H2O = (NH4)2SO3
(NH4)2SO3 + SO2 + H2O = 2NH4HSO3
 Lượng bisunfit tích tụ dần trong dung dịch có thể hoàn nguyên bằng
cách nung nóng trong chân không, kết quả thu được amoni sunfit và SO2. Amoni
sunfit này lại có thể sử dụng tiếp để khử SO2

nung nóng
(NH4)2SO3 + SO2↑ + H2O
2NH4HSO3
 Ngoài ra trong dung dịch còn có thể xảy ra sự phân hủy sunfit và
bisunfit amoni thành sunfat amoni và lưu huỳnh đơn chất theo phản ứng sau:
2NH4HSO3+ (NH4)2SO3 = 2(NH4)2SO4 + S + H2O
 Lưu huỳnh đơn chất hình thành theo phản ứng trên đến lượt của mình
lại tác dụng với amoni sunfit và tạo ra thiosunfat:
(NH4)2SO3 + S = (NH4)2S2O3
 Sau đó thiosunfat lại kết hợp với amoni bisunfit và tạo ra lưu huỳnh
đơn chất nhiều gấp 2 lần:
(NH4)2S2O3+ 2NH4HSO3 = 2(NH4)2SO4 + 2S + H2O




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 12
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




 Lưu huỳnh đơn chất lại tác dụng với sunfit. Cứ như vậy tốc độ phản
ứng phân hủy dung dịch làm việc tăng dần và dung dịch làm việc sẽ hoàn toàn biến
thành amoni sunfat và lưu huỳnh đơn chất.
 Có các phương pháp xử lý sau:
Hệ thống xử lý SO2 bằng NH3 theo chu trình.
-
Hệ thống xử lý SO2 bằng NH3 có chưng áp.
-
Hệ thống xử lý SO2 bằng NH3 và vôi.
-
1.6.4. Hấp thụ SO2 bằng MgO:
 Về khả năng sử dụng sữa MgO để khử SO2 khói thải đã được biết từ
lâu, nhưng nghiên cứu ứng dụng trong công nhgiệp mới được thực hiện gần đây chủ
yếu là do các nhà khoa học – công nghệ của Liên Xô cũ.
 SO2 được hấp thụ bởi oxit –hydroxit magiê, tạo thành tinh thể ngậm
nước sunfit magiê. Trong thiết bị hấp thụ xảy ra các phản ứng sau:
MgO + SO2 = MgSO3
MgO + H2O = Mg(OH)2
MgSO3 + H2O + SO2 = Mg(HSO3)2
Mg(OH)2 + Mg( HSO3)2 = 2MgSO3  + 2H2O
 Độ hòa tan của sunfit magiê trong nước bị giới hạn, nên lượng dư ở
dạng MgSO3.6H2O và MgSO3.3H2O rơi xuống thành cặn lắng.
 Tỉ lệ rắn: lỏng trong huyền phù là 1:10.
 Độ pH ở đầu vào là 6,8 – 7,5; còn ở đầu ra là 5,5 – 6,0.
 Sunfat magiê được hình thành do oxit hóa sunfit magiê.
MgSO3 + O2  MgSO4
 Tái sinh oxit magie trong lò nung:

Than cốc
MgSO3 MgO + SO2
t0=9000C



 SO2 thoát ra là 7-15% được làm nguội, tách bụi và sương mù axit
sunfuric dùng để sản xuất axit sunfuric.


XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 13
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




 Có các phương pháp hấp thụ sau:
Phương pháp magie oxit “kết tinh” theo chu trình.
-
Phương pháp magie oxit “không kết tinh”.
-
Phương pháp magie oxit “sủi bọt”.
-
Phương pháp magie oxit kết hợp với Potas (kali cacbonat).
-
Ưu điểm:
Có thể làm sạch khí nóng mà không cần làm lạnh sơ bộ.
-
Thu được axit sunfuric.
-
Hiệu quả làm sạch cao.
-
Nhược điểm:
Quy trình công nghệ phức tạp.
-
Không phân giải hoàn toàn sulfat khi nung.
-
Tổn hao MgO khá nhiều.
-
1.6.5. Hấp thụ SO2 bằng ZnO:
 Xử lí khí SO2 bằng kẽm oxit (ZnO) cũng tương tự như phương pháp
oxit magiê tức là dùng phản ứng giữa SO2 với kẽm oxit để thu các muối sunfit và
bisunfit, sau đó dùng nhiệt để phân ly thành SO2 và ZnO.
 Trong phương pháp này, chất hấp thụ là kẽm oxit. Phản ứng hấp thụ
như sau:
SO2 + ZnO + 2,5H2O ZnSO3.2,5H2O
 Khi nồng độ SO2 lớn:
2SO2 + ZnO + H2O  Zn(HSO3)2
 Sunfit kẽm tạo thành không tan trong nước được tách ra bằng xyclone
ướt và sấy khô.Tái sinh ZnO bằng cách nung sunfit ở 350oC.
ZnSO3.2,5H2O SO2 + ZnO + 2,5H2O
 SO2 được chế biến tiếp tục, còn ZnO quay lại hấp thụ.
 Có các phương pháp hấp thụ sau:
Phương pháp kẽm oxit đơn thuần.
-
Phương pháp kẽm oxit kết hợp với natri sunfit.
-


XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 14
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




Ưu điểm:
Quá trình phân ly kẽm sunfit ZnSO3 thành SO2 và ZnO xảy ra ở
-
nhiệt độ thấp hơn đáng kể so với quá trình phân ly bằng nhiệt đối với MgSO3.
Có khả năng xử kí khí ở nhiệt độ cao (200 – 250oC).
-
Nhược điểm:
Có khả năng hình thành sunfit kẽm (MgSO4) làm cho việc tái sinh ZnO bất
lợi về kinh tế nên phải tách chúng ra và bổ sung ZnO.
1.6.6. Xử lý SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ:
 Xử lí khí SO2 trong khí thải bằng các chất hấp thụ hữu cơ được áp
dụng nhiều trong công nghiệp luyện kim màu. Chất hấp thụ khí SO2 được sử dụng
phổ biến là các amin thơm như anilin C6H5NH2, toluđin CH3C6H4NH2, xyliđin
(CH3)2C6H3NH2, và đimety-anilin C6H5N(CH3)2.
 Quá trình xử lí theo phương pháp trên là:
Quá trình sunfidin: Quá trình này được các hãng công nghiệp hóa
-
chất và luyện kim của Đức nghiên cứu và áp dụng ở nhà máy luyện kim Hamburg
để khử SO2 trong khói thải của lò thổi luyện đồng. Nồng độ của khí trong khói thải
dao động trong phạm vi 0,5 ÷ 8%, trung bình là 3,6%.Chất hấp thụ là hỗn hợp
xylidin và nước tỉ lệ ≈ 1:1.
Quá trình khử SO2 bằng dimetylanilin – Quá trình ASARCO: quá
-
trình này được nghiên cứu và áp dụng ở nhiều các nhà máy luyện kim.
1.6.7. Xử lý SO2 bằng natri cacbonat:
 Nguyên tắc:
Na2CO3 + SO2  Na2SO3 + CO2
Na2SO3 + SO2 + H2O  2NaHSO3
 Cho ZnO vào dung dịch tạo thành
NaHCO3 + ZnO  ZnSO3 + NaOH
 Nung ZnSO3 để thu khí SO2 và ZnO dùng lại




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 15
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




Ưu điểm:
Dùng chất hấp thụ có hoạt độ hấp thụ mạnh.
-
Dùng được cho các khí với nồng độ SO2 bất kỳ.
-
Nhược điểm:
Giá thành cao nên chỉ chỉ thích hợp cho hệ thống nhỏ.
-
1.6.8. Xử lý SO2 bằng các chất hấp phụ thể rắn:
1.6.8.1. Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính:
 Khói thải đi vào tháp hấp thụ gồm nhiều tầng, khí SO2 được giữ lại
trong lớp than hoạt tính của các tầng hấp thụ, sau đó khói đi qua cyclone để lọc sạch
tro bụi trước khi thải ra khí quyển.
 Than hoạt tính được hoàn nguyên bằng cách nâng nhiệt độ lên 400-
450oC. Khí SO2 thoát ra từ quá trình hoàn nguyên có nồng độ 40-50% và đạt
khoảng 96-97% lượng khí SO2 có trong khói thải.
 Sau khi hoàn nguyên than hoạt tính được sàn chọn lại để loại bỏ phần
than quá vụn nát và bổ sung thêm than mới để đưa lên hấp phụ trở lại.
 Khí thoát ra từ quá trình hoàn nguyên ngoài SO2 còn có một số loại
khí khác như: H2S là 2-4%, lưu huỳnh là 0,1-0,3%.
1.6.8.2. Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính có tưới nước – quá
trình LURGI:
 Theo phương pháp này khí thải được làm cho bão hòa hơi nước ở
nhiệt độ dưới 100oC đi qua lớp than hoạt tính có tưới nước làm ẩm trong thiết bị hấp
phụ. Khí SO2 bị giữ lại trong lớp than hoạt tính và oxy hóa thành SO3 nhờ có oxy
trong khí thải. Tiếp theo, SO3 kết hợp với nước biến thành axit sunfuric H2SO4 và
theo nước chảy vào thùng chứa. Axit sunfuric thu được trong thùng chứa với nồng
độ 20-25%.
 Hệ thống thử nghiệm ban đầu với lưu lượng khỏi thải 1000-1500
m3/h. Nồng độ ban đầu của SO2 trong khói khi đốt nhiên liêu mazut là 0,1-0,15%.
Hiệu quả khử SO2 đạt 98-99%. Chất hấp phụ làm việc trong hơn 3 năm liên tục mà
hoạt tính của nó không hề bị giảm sút.


XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 16
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




1.6.8.3. Xử lý SO2 bằng nhôm oxit kiềm hóa:
Quá trình xử lý khí SO2 bằng nhôm oxit kiềm hóa được dựa trên tính chất
hấp phụ của hỗn hợp nhôm oxit (Al2O3) và natri oxit (Na2O)với thành phần natri
oxit chiếm 20% khối lượng hỗn hợp. Trong quá trình hấp phụ, khí SO2 bị oxy hóa,
sau đó tác dụng với các oxit kim loại để biến thành sunfat. Chất hấp phụ đã bão hòa
được hoàn nguyên bằng khí trơ ở nhiệt độ 600-650oC.
1.6.8.4. Xử lý SO2 bằng Mangan oxit:
 Có 2 phương pháp tiêu biểu của quá trình xử lý SO2 bằng Mangan
oxit là “quá trình Mangan” được nghiên cứu áp dụng ở Mỹ và “quá trình DAR
Mangan” do hãng Mitsubishi của Nhật Bản đề xuất.
 Trong quá trình Mangan của Mỹ, chất hấp phụ được sử dụng là
Mangan oxit (Mn2O3) dạng hạt được làm khô trong không khí và trong chân không
ở nhiệt độ 300-400oC.
 Quá trình DAR-Mangan của hãng Mitsubishi sử dụng chất hấp phụ là
hỗn hợp của một số oxit được gọi là oxit Mangan hoạt tính. Chất hấp phụ thu được
bằng cách dùng amoniac để xử lý Mangan sunfat và tiếp theo là oxy hóa hydrat
bằng oxy trong không khí và hơi nước:
MnSO4 + 2NH4OH  Mn(OH)2 + (NH4)2SO4
Mn(OH)2 + 0,5iO2 + n(n-1)H2O  MnO1+i.nH2O
Trong đó: i = 0,5-0,8 và n = 0,1-1,0
1.6.8.5. Xử lý SO2 bằng vôi và dolomit trộn vào than nghiền
 Quá trình đốt nhiên liệu than nghiền có trộng bột vôi và dolomit để
khử khí SO2 mới được áp dụng trong những năm gần đây và hiện nay vẫn đang
được tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện.
 Phản ứng giữa vôi (CaO) và dolomit (CaCO3.MgCO3) với SO2 xảy ra
như sau:
2CaO + 2 SO2 +O2  2CaSO4
2CaCO3.MgCO3 + 2SO2 + O2  2[CaSO4 + MgO] + 4CO2




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 17
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




Phản ứng giữa vôi và SO2 xảy ra mạnh nhất ở nhiệt độ 760-1040oC,

còn phản ứng giữa dolomit và SO2 ở nhiệt độ 600-1200oC.
 Phương pháp này là sự kết hợp giữa quá trình cháy với quá trình khử
khí SO2 thành 1 quá trình thống nhất trong buồng đốt của lò mà không đòi hỏi phải
lắp đặt thêm nhiều thiết bị phụ trợ khác.
 Trong một số trường hợp khác, người ta còn dùng vôi dưới dạng vữa
(30% chất rắn trong nước theo khối lượng) và phun vào dòng khói thải trong thiết bị
gọi là buồng sấy khô kiểu phun đặt trên đường khói của lò. Khí SO2 trong khói thải
kết hợp với Ca(OH)2 theo phản ứng:
SO2 + Ca(OH)2  CaSO3 + H2O
 CaSO3 bị oxy hóa rất nhanh bằng oxy có mặt trong khói thải và tạo
thành CaSO4:
CaSO3 + ½ O2  CaSO4
 Cả canxi sunfit và canxi sunfat đều rất ít hòa tan trong nước. Khi các
giọt vữa được làm khô bằng nhiệt của khói thải, chúng sẽ trở thành những hạt rắn có
nhiều lỗ rỗng và được tách Ra khỏi khói thải trong thiết bị lọc bụi. Người ta gọi đó
là phương pháp rửa khí ướt-khô hỗn hợp bằng đá vôi.
1.7. Các loại thiết bị hấp thụ:
1.7.1. Tháp rỗng:
Là tháp có cơ cấu phun chất
lỏng bằng cơ học hay bằng áp suất
trong đó chất lỏng được phun thành
những giọt nhỏ trong thể tích rỗng
của thiết bị và cho dòng khí đi qua.
Tháp phun đươc sử dụng khi yêu
cầu trở lực bé và khí có chứa hạt
rắn.




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 18
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




1.7.2. Tháp đệm:
1.7.2.1. Sơ đồ cấu tạo:
 Cấu tạo gồm:
thân tháp rỗng bên trong đổ
đầy đệm làm từ vật liệu
khác nhau (gỗ, nhựa, kim
loại, gốm,...) với những
hình dạng khác nhau (trụ,
cầu, tấm, yên ngựa, lò
xo,...); lưới đỡ đệm, ống dẫn
khí và lỏng vào ra.




 Để phân phối đều chất lỏng lên khối đệm chứa trong tháp, người ta
dùng bộ phận phân phối dạng: lưới phân phối (lỏng đi trong ống – khí ngoài ống;
lỏng và khí đi trong cùng ống); màng phân phối, vòi phun hoa sen (dạng trụ, bán
cầu, khe); bánh xe quay (ống có lỗ, phun quay, ổ đỡ) ...




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 19
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




 Các phần tử đệm được đặc trưng bằng: đường kính d, chiều cao h, bề
dày δ. Đối với đệm trụ, h = d chứa được nhiều phần tử nhất trong 1 đơn vị thể tích.
 Khối đệm được đặc trưng bằng các kích thước: bề mặt riêng a
(m2/m3); thể tích tự do ε (m3/m3); đường kính tương đương d (tđ) = 4r(thủy lực) =
4.S/n = 4 ε/a; tiết diện tự do S (m2/m3) .
 Khi chọn đệm cần lưu ý: thấm ướt tốt chất lỏng; trở lực nhỏ, thể tích
tự do và và tiết diện ngang lớn; có thể làm việc với tải trọng lớn của lỏng và khí khi
ε và S lớn; khối lượng riêng nhỏ; phân phối đều lỏng; có tính chịu ăn mòn cao, rẻ
tiền, dễ kiếm... Để làm việc với chất lỏng bẩn nên chọn đệm cầu có khối lượng
riêng nhỏ.
1.7.2.2. Nguyên lý hoạt động:
 Chất lỏng chảy trong tháp theo đệm dưới dạng màng nên bề mặt tiếp
xúc pha là bề mặt thấm ướt của đệm.
 Tháp đệm làm việc ngược chiều có các chế độ thủy động lực sau:
Chế độ màng OA: khi mật độ tưới không lớn, tốc độ khí nhỏ, chất

lỏng chảy thành màng theo bề mặt đệm, khí đi ở khe giữa các màng.
Chế độ hãm AB: từ A tăng tốc độ khí sẽ làm tăng ma sát của

dòngkhí với bề mặt lỏng và kìm hãm sự chảy của màng lỏng, lượng lỏng giữ lại
trong đệm tăng.
Khi tăng tốc độ khí làm tăng xoáy đảo màng lỏng trên đệm nên

tăng cường quá trình truyền khối.
Chế độ nhũ tương BC: Khí-lỏng tạo thành hệ nhũ tương không bền

2 pha liên tục-gián đoạn của khí-lỏng đổi vai trò cho nhau liên tục, làm tăng bề mặt
tiếp xúc pha và cường độ truyền khối lên cực đại, đồng thời trở lực thủy lực cũng
tăng nhanh; chế độ này duy trì rất khó mặc dù cường độ truyền khối lớn.
Chế độ cuốn theo: quá giới hạn sặc, nếu tăng tốc độ khí, toàn bộ

chất lỏng sẽ bị giữ lại trong tháp và cuốn ngược trở ra theo dòng khí.




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 20
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




 Hiệu ứng thành thiết bị (channeling effect): Chất lỏng có xu hướng
chảy từ tâm ra thành thiết bị, gây giảm hiệu suất do tiếp xúc pha kém. Khắc phục
bằng cách:
Nếu chiều cao đệm lớn hơn 5 lần đường kính đệm thì chia đệm

thành từng đoạn; giữa các đoạn đệm đặt bộ phận phân phối lại chất lỏng.
Chọn d/Φ = đường kính đệm/đường kính tháp = 1/15 – 1/8.

Xếp đệm: nếu d < 50mm: đổ lộn xộn, d > 50mm: xếp thứ tự.

Tưới lỏng và phun khí ngay từ đầu.

1.7.2.3. Ưu – nhược điểm - ứng dụng:
 Ưu điểm: cấu tạo đơn giản; trở lực theo pha khí (hoạt động ở chế độ
màng/quá độ) nhỏ.
 Nhược điểm: hoạt động kém ổn định, hiệu suất thấp; dễ bị sặc; khó
tách nhiệt, khó thấm ướt.
 Ứng dụng:
Dùng trong các trường hợp năng suất thấp: tháp hấp thụ khí, tháp

chưng cất,...
Dùng trong các hệ thống trở lực nhỏ (như hệ thống hút chân

không,...)
1.7.3. Tháp mâm:
1.7.3.1. Sơ đồ cấu tạo:
 Tháp đĩa thường cấu tạo gồm thân
hình trụ thẳng đứng, bên trong có đặt các tấm
ngăn (đĩa) cách nhau một khoảng nhất định. Trên
mỗi đĩa hai pha chuyển động ngược hoặc chéo
chiều:lỏng từ trên xuống (hoặc đi ngang), khí đi
từ dưới lên hoặc xuyên qua chất lỏng chảy ngang;
ở đây tiếp xúc pha xảy ra theo từng bậc là đĩa.Tùy
thuộc cấu tạo của đĩa chất lỏng trên đĩa có thể là
khuấy lý tưởng hay là dòng chảy qua.


XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 21
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




 Tháp đĩa có ống chảy chuyền: bao gồm tháp đĩa, chóp, lỗ, xupap,
lưới,...Trên đĩa có cấu tạo đặc biệt để lỏng đi từ đĩa trên xuống đĩa dưới theo đường
riêng gọi là ống chảy chuyền, đĩa cuối cùng ống chảy chuyền ngập sâu trong khối
chất lỏng đáy tháp tạo thành van thủy lực ngăn không cho khí (hơi hay lỏng) đi theo
ống lên đĩa trên.




 Pha khí (hơi hay lỏng) xuyên qua các lỗ, khe chóp, khe lưới,hay khe
xupap sục vào pha lỏng trên đĩa. Để phân phối đều chất lỏng người ta dùng tấ m
ngăn điều chỉnh chiều cao mức chất lỏng trên đĩa.




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 22
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




 Tháp đĩa không có ống chảy chuyền: khi đó khí (hơi hay lỏng) và lỏng
đi qua cùng một lỗ trên đĩa.




1.7.3.2. Ưu – nhược điểm và ứng dụng:
 Tháp đĩa lỗ: ưu điểm là kết cấu khá đơn giản, trở lực tương đối thấp,
hiệu suất khá cao. Tuy nhiên không làm việc được với chất lỏng bẩn, khoảng làm
việc hẹp hơn tháp chop (về lưu lượng khí).
 Tháp chóp: có thể làm việc với tỉ trọng của khí, lỏng thay đổi mạnh,
khá ổn định. Song có trở lực lớn, tiêu tốn nhiều vật tư kim loại chế tạo, kết cấu phức
tạp. Nói chung tháp chop có hiệu suất cao hơn tháp đĩa lỗ.
 Tháp xupap: dùng trong chưng cất dầu mỏ.
1.7.4. Tháp màng:
 Bề mặt tiếp xúc pha là bề mặt chất lỏng chảy thành màng theo bề mặt
vật rắn thường là thẳng đứng. Bề mặt vật rắn có thể là ống, tấm song song hoặc đệm
tấm.
1.7.4.1. Tháp màng dạng ống:
 Có cấu tạo tương tự thiết bị trao đổi nhiệt
dạng ống chùm, gồm có ống tạo màng được giữ bằng
hai vĩ ống ở hai đầu, khoảng không giữa ống và vỏ thiết
bị để tách khi cần thiết. Chất lỏng chảy thành màng
theo thành ống từ trên xuống, chất khí (hơi) đi theo
khoảng không gian trong màng chất lỏng từ dưới lên.


XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 23
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




1.7.4.2. Tháp màng dạng tấm phẳng:
 Các tấm đệm đặt ở dạng thẳng đứng được làm từ những vật liệu khác
nhau (kim loại, nhựa, vải căng treo trên khung...) đặt trong thân hình trụ. Để đảm
bảo thấm ướt đều chất lỏng từ cả 2 phía tấm đệm ta dùng dụng cụ phân phối đặc
biệt có cấu tạo răng cưa.
1.7.4.3. Tháp màng dạng ống khi lỏng và khí đi cùng chiều:
 Cũng có cấu tạo từ các ống cố định trên 2 vỉ, khí đi qua thân gồm các
ống phân phối tương ứng đặt đồng trục với ống tạo màng. Chất lỏng đi vào ống tạo
màng qua khe giữa 2 ống. Khi tốc độ khí lớn sẽ kéo theo chất lỏng từ dưới lên
chuyển động dưới dạng màng theo thành ống tạo màng. Khi cần tách nhiệt có thể
cho tác nhân lạnh đi vào khoảng không gian giữa vỏ và ống. Để nâng cao hiệu suất
người ta dùng thiết bị nhiều bậc giống nhau.
 Thủy động lực trong thiết bị dạng màng:
 Khi Re < 300 – chảy màng , bề mặt pha nhẵn trơn.
 Khi 300 < Re < 1600 – chảy màng bắt đầu có gợn sóng.
 Khi Re > 1600 – chảy rối.
 Khi có dòng khí chuyển động ngược chiều sẽ ảnh hưởng lớn đến chế
độ chảy của màng. Khi đó, do lực ma sát giữa khí và lỏng sẽ có cản trở mạnh của
dòng khí làm bề dày màng tăng lên, trở lực dòng khí tăng. Tiếp tục tăng vận tốc
dòng khí sẽ dẫn đến cân bằng giữa trọng lực của màng lỏng và lực ma sát và dẫn
đến chế độ sặc (nhiều khi pha khí chỉ 3-6m/s đã xảy ra sặc). Khi tốc độ vượt qua tốc
độ sặc sẽ làm kéo chất lỏng theo pha khí ra ngoài.
1.7.4.4. Ưu và nhược điểm của tháp màng:
 Ưu điểm:
Trở lực theo pha khí nhỏ.
-
Có thể biết được bề mặt tiếp xúc pha (trong trường hợp chất lỏng
-
chảy thành màng).
Có thể thực hiện trao đổi nhiệt.
-




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 24
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




 Nhược điểm:
Năng suất theo pha lỏng nhỏ.
-
Cấu tạo phức tạp, khi vận hành dễ bị sặc.
-
 Ứng dụng:
Trong phòng thí nghiệm.
-
Trong trường hợp có năng suất thấp.
-
Trong những hệ thống cần trở lực thấp (hệ thống hút chân
-
không,...).




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 25
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

Chọn phương pháp xử lý SO2: hấp thụ bằng H2O. Vì tính chất nước sau hấp
thụ không có cặn ( nước sau hấp thụ là H2SO3) nên chọn tháp hấp thụ bằng tháp
đệm. SO2 là chất khí khó hấp thụ ở nhiệt độ cao (>60oC), do đó phải giải nhiệt khí
thải trước khi cho vào tháp hấp thụ.
2.1. Sơ đồ công nghệ.

BỒN
CAO VỊ




2




1




BỂ CHỨA BỂ TRUNG
HÒA
N ƯỚ C




1-Vật liệu đệm; 2-Bơm;
Sơ đồ hấp thụ SO2 bằng nước




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 26
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




2.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ:
 Nước ở bể chứa được bơm lên bồn cao vị. Tại đây nước được dẫn vào
tháp bằng một đường ống khác. Nước được phun từ trên tháp xuống trải đều trên
lớp vật liệu đệm thông qua hệ thống vòi phun.
 Khí thải được quạt thổi vào tháp, đi từ dưới lên trên qua lớp vật liệu
đệm. Tại lớp vật liệu đệm sẽ xảy ra quá trình tiếp xúc pha giữa nước và khí thải.
SO2 sẽ được nước hấp thụ.
 Nước sau khi hấp thụ SO2 sẽ tạo thành H2SO3 rơi xuống đáy tháp đệm
và được bơm đến bể trung hòa. Tại bể trung hòa, H2SO3 được trung hòa trước khi
xả thải ra môi trường.




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 27
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÁP HẤP THỤ

Số liệu thiết kế ban đầu:
Năng suất: 2500m3/h.
-
Nồng độ SO2 trong khí thải: 1% theo khối lượng.
-
Nhiệt độ đầu vào: 30oC
-
Nhiệt độ đầu ra: 30oC
-
Kí hiệu tính toán:
Xv – Tỷ số mol khí trong dòng lỏng vào tháp hấp thụ,

(kmolSO2/kmolH2O).
Xr – Tỷ số mol khí trong dòng lỏng ra tháp hấp thụ,

(kmolSO2/kmolH2O).
Yv – Nồng độ mol tương đối của khí trong hỗn hợp khí thải vào tháp

hấp thụ, (kmolSO2/kmolkk).
Yr – Nồng độ mol tương đối của khí trong hỗn hợp khí thải khi đi ra

tháp hấp thụ, (kmolSO2/kmolkk).
xv – Phần mol khí trong pha lỏng đi vào tháp hấp thụ,

(kmolSO2/kmolhh).
xr – Phần mol khí trong pha lỏng ra khỏi tháp hấp thụ,

(kmolSO2/kmolhh).
yv – Phần mol khí trong dòng khí khi đi vào tháp hấp thụ,

(kmolSO2/kmolkk).
yr – Phần mol khí trong dòng khí khi đi ra tháp hấp thụ,

(kmolSO2/kmolkk).
G – Suất lượng hỗn hợp khí, (kmolhh/h).

Gtr – Suất lượng khí trơ, (kmol khí trơ/h).

L – Suất lượng nước, (kmolH2O/h).

Ltr – Suất lượng cấu tử lỏng trơ, (kmol trơ/h).





XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 28
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




Sơ đồ cân bằng vật chất của tháp hấp thụ:


Gtr Yv Y
Ltr Xr Y*=mX

Yv =


Đường làm việc
THÁP
HẤP
T HỤ
Đường cân bằng
Yr

Gtr Yr
Ltr Xv
X

Xr =
Xv




3.1 Nồng độ của SO2:
3.1.1 Nồng độ đầu vào của SO2
Ta có: PV = nRT.
Trong đó:
 P: áp suất khí quyển [at].
 V: thể tích không khí [l].
 R: hằng số khí lý tưởng = 0,082.
 n: số mol khí [mol].
 n/V = P/RT

= 0,0402 (mol/l) = 40,2 (mol hỗn
 Ckk = n/V = =

hợp khí/m3).
 Khối lượng không khí có trong 1 m3:
mkk = 40,2 29 = 1166 g.


XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 29
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




 = 1% mkk = 0,01 1166 = 11,66 g.

 = 11,66/64 = 0,182 mol.

 Nồng độ phần mol SO2:

= 0,0045 (molSO2/mol hỗn hợp khí).
yv = =

Nồng độ mol tương đối của SO2:

= 0,0045( mol SO2/mol khí trơ).
Yv = =


3.1.2 Nồng độ đầu ra của SO2
Theo QCVN 19-2009 nồng độ SO2 = 500 mg/m3 (0oC, 1at).
Tính cho 1m3:
Ở 30oC, 1at:

= 450,5 mg/m3= 0,4505 g/m3.
 nồng độ SO2= =

 Nồng độ phần mol SO2:

= 0,000175 (mol SO2/mol khí trơ).
yr = =

 Nồng độ mol tương đối của SO2:

Yr = = = 0,000175


3.1.3 Hiệu suất hấp thụ
0,0045  0,000175
Yv  Yr
Hiệu suất hấp thụ: = = = 0,9611 = 96,11 %
0,0045
Yv

3.2 Lập phương trình đường cân bằng:
Đường cân bằng hấp thụ có dạng: Y* = mX

Vớ i m =

Trong đó: H: hằng số Henrry phụ thuộc vào nhiệt độ của chất khí, mmHg.
p: áp suất của khí đang xét, mmHg.


XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 30
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




 Hằng số Henrry của khí SO2 ở nhiệt độ trung bình t = 30oC:
H = 0,0364.106 mmHg = 36400 mmHg (trang 139 Sổ tay quá trình và thiết bị
tập 2).
p = 1at = 760mmHg.

=> m = = = 47,9.

Vậy đường cân bằng của SO2 ở 30oC có dạng đường thẳng: Y* = mX =47,9X
3.3 Lập phương trình đường làm việc:
 Suất lượng mol của hỗn hợp khí thải:
Q = 40,2 (mol/m3) 2500 (m3/h) = 100500 (mol/h) = 100,5 (kmol/h).
G= n
 Suất lượng khí trơ:
(1 - 0,0045) = 100047,75 (mol khí trơ/h) .
Gtr = G (1 – yv) = 100500
 Xác định đường làm việc: đi qua 2 điểm (Xv, Yr) và (Xmax, Yv):
Nồng độ SO2 cực đại trong dung môi (nước) khi ra khỏi tháp hấp thụ
nằm trên đường cân bằng Y* = 47,9X (đường làm việc cắt
ứng với Yv=
Xmax=
đường cân bằng).
0,0045
Yv 5
= 9,4 10 (mol SO2/mol khí trơ).
Yv = 0,0045 => Xmax = =
47,9
47,9

 Lượng dung môi tối thiểu:
Vớ i Xv = 0
0,0045  0,000175
Yv  Yr
 Ltr min = Gtr  = 100047,75 
9,4 105  0
X max  X v

= 4603260,8 (mol/h).
 Lượng dung môi thực tế lấy bằng 1,2 lượng dung môi tối thiểu:
Ltr = 1,2Ltr min =1,2  4603260,8 = 5523913 (mol/h) = 99,43 (m3/h).
0,0045  0,000175
Yv  Yr
 Gtr =  100047,75
=> Xr =
5523913
Ltr

molSO2
= 7,83 ( ).
moldungmôi


XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 31
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




 Phương trình đường làm việc có dạng:
Y = AX + B
Với:

A= = = 55,2


B = Yr - Xv = 0,000175 0 = 0,000175.

Vậy phương trình đường làm việc:
Y = 55,2X + 0,000175.
3.4 Tính toán tháp hấp thụ:
3.4.1 Đường kính tháp hấp thụ:


(*)
D=


Với Qtb =

Qđ = 2500 m3/h
Qc = –

 Suất lượng SO2 bị hấp thụ
= ( Y v – Yr )

= 100047,5 (0,0045 – 0,00075) = 432,7 ( mol SO2/h).
 Lưu lượng SO2 bị hấp thụ:
PV = nRT

 =


 = = = 24,846 ( l/mol SO2).


10-3 (m3/mol SO2).
= 24,846




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 32
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




 =

10-3 (m3/mol SO2).
= 432,7 (mol SO2/h) 24,846
= 10,75 (m3/h)
= 2500 - 10,75 = 2489,25 ( m3/h).
 Qc = Qđ -

= 2494,625 (m3/h).
 = =

 Tốc độ khí đi trong tháp đệm:
Y = 1,2 e -4X (1)

)1/8
)1/4
X =( (2)


)0,16
Y= (3)

Trong đó:
: tốc độ sặc [m/s].
: bề mặt riêng của đệm [m2/m3].
Vđ: thể tích tự do của đệm [m3/m3].
g: gia tốc trọng trường [m2/s].
Gx; Gy: lượng lỏng và lượng hơi trung bình [kg/s].
: khối lượng riêng trung bình của pha lỏng và hơi [kg/m3].
,

: độ nhớt của pha lỏng theo nhiệt độ trung bình và độ nhớt của
nước ở 20oC [N.s/m2].
 Khối lượng riêng trung bình pha lỏng:
= = 1000 [kg/m3].
 Khối lượng riêng của pha khí:

= =

= 0,0023375 (molSO2/mol hỗn hợp khí).




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 33
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




=


= 1,17 [kg/m3].
=

 Lượng dung môi sử dụng:
Gx = Ltr = 5523913 ( mol/h) 18 (g/mol) .

= 99430434 (g/h) 99430 ( kg/h).
 Lượng khí qua tháp:
Gy = Qtb = 2494,625 (m3/h) 1,17 (kg/m3) 2918,7 (kg/h).

)1/4 )1/8 = 1,04
(2) X = ( (

e -4X = 1,2
(1) Y = 1,2 = 0,01873
 Chọn loại đệm là đệm vòng Rasiga đổ lộn xộn, đệm bằng sứ có kích
thước: 60 60 6 (mm).
= 78 [m2/m3].
Có:
Vđ = 0,74 [m3/m3].
10-3 [N.s/m2].
= 0,801

10 -3 [N.s/m2].
= 1,0

)0,16
(3)  =


)0,18 = 0,02206
 = (

 = 0,92 (m/s).

Ta có: = (0,8 0,9)

Chọn = 0,8 = 0,8 0,92 = 0,74 (m/s).

(*)  D =




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 34
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




D= = 1,09 (m).

Chọn D =1,1 (m).
3.4.2 Chiều cao tháp hấp thụ:
 Mật độ tưới thực tế:
Utt =

Với : Vx= thề tích pha lỏng [m3/h].
Ft= diện tích mặt cắt [m2].

= 104,68 (m3/m2h).
Utt = =


 Mật độ tưới thích hợp:
Uth =B
Với B = 0,158 [m3/m.h]
78 = 12,32 [m3/m2.h]
Uth = 0,158

>1 (dựa vào đồ thị hình IX.16 tr.178 sổ tay quá
Ta có: =

trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2).
 =1
 Chiều cao lớp vật liệu đệm:
H = noy hoy
Với: noy: số đơn vị truyền khối.
hoy: chiều cao của một đơn vị truyền khối [m].

noy =


Ytb =


Với: Y2=Yv=0,0045
Y1=Yr=0,000175


XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 35
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




Phương trình cân bằng: Y*=47,9X

Xv=0  =0
Xr=7,83.10-5  =0,00375

= 3,95.10-4
 Ytb=


=
noy = = 10,95


hoy = h1 + h2

h1: chiều cao của một đơn vị truyền khối đối với pha hơi [m].
h2: chiều cao của một đơn vị truyền khối đối với pha lỏng [m].
 Tính h1:

h1 = (4)

Với: Vđ = 0,74
a=0,123
=1
=78

 Rey =

:
Tính

=

= 17,17 10-6 (N.s/m2)
Với:

= 17,17 10-6 = 1,86 10-5(N.s/m2)


:
Tính

=1,17 (kg/m3).
=




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 36
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




 Rey = = = 296,77


 Pry=

Tính Dy:

)1/2 [cm2/s].
+
Dy=


Trong đó:
T: nhiệt độ hỗn hợp khí (T = 303oK).

 P: áp suất hỗn hợp khí (1atm).
 : khối lượng mol của SO2 và không khí.
,

 : thể tích mol của SO2 và không khí.
,

=44,8 (cm3/mol).


=29,9 (cm3/mol) (tra bảng 2.2 trang 26 – truyền khối – tập

3 – Vũ Bá Minh).

1/2
= 0,1146 (cm2/s).
+
Dy =

= 1,146 10-4 (m2/s).

Pry = = 1,387


(4) h1 =


= = 0,398 (m)

 Tính h2:
2/3
h2 = 256 (5)




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 37
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




 Rey = =


Rey = 18,62

 Prx=

Tính Dx:

Dx = 7,4 10-8

Trong đó:
 M: khối lượng mol nước.
= 44,8 (cm3/mol).
 V: thể tích mol SO2,

T: nhiệt độ nước (303oK).

 : hệ số kể đến sự kết hợp của các phân tử dung môi, =2,6
(tra bảng trang 29 – truyền khối tập 3).

Dx = 7,4 10-8 = 1,956 10-2(cm2/s).

= 1,956 10-6(cm2/s).

 Prx= = = 0,41.

2/3
18,620,25 0,410,5 =2,73 10-4 (m).
(5) h2 = 256

hoy = h1 + h2


2,73 10-4 = 0.3984 (m)
= 0,398+

 Chiều cao lớp vật liệu đệm:
Hđệm = hoy noy = 0,3984 10,95 = 4,36 (m).
Chọn chiều cao lớp vật liệu đệm: H= 4,4 (m).




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 38
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




 Chiều cao của phần tách lỏng Hl và đáy Hđ được chọn phụ thuộc vào
đường kính tháp. Như vậy đối với tháp có đường kính nhỏ D = 1,1 m ta chọn Hl =
1,2m và Hđ = 1,5m.
 Chiều cao tháp:
Htháp = Hđệm + Hl + Hđ = 4,4 + 1,3 + 1,5 = 7,2 (m).




3.5 Tính toán trở lực:
3.5.1 Trở lực đệm khô:

Pk =

Trong đó:
1,17 (kg/m3).
 : khối lượng riêng pha khí,

 H: chiều cao lớp đệm, H=4,4m.
 : tốc độ khí tính trên toàn bộ tiết diện tháp [m/s].

= 0,74 (m/s)

=78 (m2/m3).
 : bề mặt riêng đệm,

Vđ: thể tích tự do của đệm, Vđ=0,74 [m3/m3].

 : hệ số trở lực của đệm.
Do Rey = 296,77 > 40

 = = = 5,124


Pk =



XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 39
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




= 347,55 (N/m2).
Pk =

3.5.2 Trở lực đệm ướt:

)m )n c
[ 1+A (
P ư= P k


Theo bảng IX.7 – sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất 2 –
tr.189.

)1,8 0,2
)
Ta có: (


1,8
)0,2 = 1,42 >0,5
(
=(


A=10, m=0,945, n=5,525, c=0,105


)m )n c
 Pư = Pk [ 1+A (


0,945
)0,105 ]
[1+10 (
= 347,55 (

= 4530 (N/m2).
Vậy trở lực của tháp là: Ptháp = Max( Pk, Pư).
Ptháp = 4530 (N/m2).




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 40
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ VÀ CÁC THIẾT BỊ
PHỤ TRỢ
4.1. Tính toán các thiết bị phụ trợ:
4.1.1. Ống dẫn khí vào tháp:
 Vận tốc khí vào tháp nằm trong khoảng 4 – 15 m/s (theo bảng II.2
trang 370 sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 1).
 Chọn ống dẫn khí vào tháp có đường kính d1 = 300 mm.
 Vận tốc khí vào tháp:

= 9,83 (m/s).
v= =

4.1.2. Ống dẫn khí ra tháp:
 Lấy đường kính ống dẫn khí ra tháp bằng với ống dẫn khí vào tháp:
d2 = d1 = 300 mm.
4.1.3. Ống dẫn dung môi vào tháp:
 Vận tốc chất lỏng chảy vào tháp trong khoảng 0,1 ÷ 0,5 m/s (theo
bảng II.2 trang 370 sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 1).
 Chọn ống dẫn dung môi vào tháp có đường kính d3 = 300 mm.



XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 41
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




 Vận tốc dung môi vào tháp

v= = = 0,4 (m/s).

 Ống dẫn dung môi từ bể chứa lên bồn cao vị trong khoảng 1,5 ÷ 2,5
m/s (theo bảng II.2 trang 370 sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất
tập1),với lưu lượng nước bằng với lưu lượng nước từ bồn cao vị vào tháp, L =
99,43 m3/h.
 Chọn dường ống dẫn nước có đường kính:
d4 = 150 mm
 Vận tốc nước trong ống:

v= = 1,564 (m/s)

4.1.4. Tính toán ống khói:
 Lưu lượng khí ra khỏi ống khói:
Qok = Qc = 2489,25 (m3/h) = 0,691 (m3/s).
 Chọn đường kính ống khói: dok = 0,3 m.
 vận tốc khí trong ống khói:

ok = = = 9,78 (m/s).


 Chiều cao ống khói:

Hok =

Trong đó:
 A: hệ số phụ thuộc vào khí hậu, đối với khí hậu nhiệt đới.
Chọn A=200.
 M: lượng chất ô nhiễm thải ra (g/s).
Nồng độ SO2 ở 30oC trong 1 m3 không khí sau khi được xử lý

(QCVN 05 – 2009 ).



XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 42
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




= 0,45 (g/m3)
= 0,5

M = = 0,45 0,691 = 0,433 (g/s)

 F: hệ số, đối với chất ô nhiễm là khí thì F=1.
: chênh lệch nhiệt độ, với nhiệt độ môi trường = 27oC

= 30-27 = 30C.

 m,n: hệ số không thứ nguyên phụ thuộc điều kiện thoát ra của
thải ở miệng ống khói (lấy m,n = 1).
Ccp: tiêu chuẩn SO2 xung quanh, Ccp = 0,125 mg/m3.

=
Hok =


Hok = 23,3 m. Chọn Hok = 24 m.
4.1.5. Vòi phun:
 Chọn vòi phun hoa sen.
 Chọn đường kính cho mỗi lỗ vòi sen:
ds = 10 (mm) = 0,01 m
 Vận tốc khí trong tháp hấp thụ bằng 50 ÷ 70% vận tốc giọt lỏng được
phun vào tháp nhằm tránh hiện tượng khí đẩy các giọt lỏng lên trên, năng cản quá
trình tiếp xúc giữa 2 pha.
 Chọn vk = 70% vgiọt

vgiọt = = = 1 m/s

 Lưu lượng dung môi trên mỗi lỗ:

10-5 (m3/s)
q = vgiọt =1 = 7,85

 Số lỗ trên vòi sen:

= 351,8 lỗ
N= =

Chọn N = 352 lỗ.


XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 43
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




4.1.6. Bơm:
 Chọn chiều cao từ bể chứa nước đến bồn cao vị :
h = 10 m
 Chiều dài đường ống từ bể đến bồn cao vị:
l = 12 m
 Phương trình năng lượng:

z1 + + + Hb = z 2 + + + hl

z1 = 0, P1 = P2 = Pkq, v1 = v2 = 0, z2 = h = 10 m
Hb = 10 + hl

+
Với hl = ( )

Dựa vào bảng 2.2, 2.4, 2.6 trang 94, 95, 97 – các quá trình, thiết bị
trong công nghệ hóa chất và thực phẩm – Nguyễn Bin.

Ta có: vào = ra = 1, co = 1,13 (3 co), van = 0,05.

=1+1+3 1,13 + 0,05 = 5,44

Tính :

Re = =

Re =292884 (theo bảng II.12 trang 379 sổ tay quá trình và thiết
bị công nghệ hóa chất tập1).
 = 0,015

hl = (0,015 + 5,44) = 0,83 (m)

Hb = 10 + 0,83 = 10,83 (m)
 Công suất bơm:

Nb = L Hb = 1000 9,81 10,83




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 44
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




Nb = 2934,4 (W)
 Công suất tiếp điện cho động cơ:

Nđc = = 1,12 = 4722 (W)

Với:
= (0,89 ÷ 0,99)

= (0,92 ÷ 0,98)

= (0,85 ÷ 1)
= (1,12 ÷ 1,15)




4.1.7. Quạt:
Chọn quạt ly tâm.
Công suất quạt:

, = (0,5 ÷ 0,7) (trang 191 – Các quá trình thiết bị
Nq =

trong công nghệ hóa chất và thực phẩm – Nguyễn Bin).

Nq= = 6292 (W).

4.2. Tính cơ khí thiết bị:
Thiết bị làm việc ở nhiệt độ t = 30oC trong điều kiện ăn mòn, chọn vật liệu là
thép không gỉ CT3 để chế tạo thiết bị.
4.2.1 Tính thân thiết bị:
Vật liệu CT3, theo bảng XII4 trang 309, sổ tay quá trình và công nghệ

hóa chất tập 2.
Chiều dày tấm thép: 4 ÷ 20 mm.
-
106 N/m2, 106 N/m2 .
Giới hạn bền
- = 380 = 240


XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 45
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




 Tra bảng XIII.2 và XIII.3 trang 356 – sổ tay quá trình và thiết bị công
nghệ hóa chất tập 2:
Ta có: η = 1,0; nk = 2,6; nc = 1,5.
Ứng suất cho phép của CT3 theo giới hạn bền khi kéo:


106 N/m2.
η=
[ ]= 1 = 146 (1)

Ứng suất cho phép của CT3 theo giới hạn chảy:


106 N/m2.
η=
[ ]= 1 = 160 (2)


106 N/m2 (chọn ứng suất bé hơn).
(1) & (2) [ ] = 146
 Áp suất trong thiết bị:
P = Pmt + Pl + Ptháp
Với: Pmt : áp suất hơi (khí) = 105 N/m2.
Pl : áp suất thủy tĩnh.
4,4 = 43164 N/m2.
Pl = g h = 1000 9,81
P = Pmt + Pl + Ptháp = 105 + 43164 + 4530= 147694 N/m2.
 Thiết bị được hàn dọc, hàn tay bằng hồ quang điện, hàn giáp mối 2
mặt  = 0,95 ( tra bảng XIII.8 trang 362, sổ tay quá trình thiết bị công nghệ hóa
chất tập 2).
 Chiều dày thành thiết bị:

S= + C [m]

Trong đó:
 Dt : đường kính trong [m].
 : hệ số bền thành hình trụ theo phương dọc.
P: áp suất bên trong thiết bị [N/m2].

 C: số bổ sung do ăn mòn, bào mòn và dung sai về chiều dày
[m].


XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 46
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




C = C1+C2+C3
C1 : số bổ sung do ăn mòn.
(CT3 là vật liệu bền ta có thể lấy C1 = 1 mm).
C2 : số bổ sung do ăn mòn (có thể bỏ qua).
C3 : số bổ sung do dung sai, C3 = 0,4 mm (tra bảng XIII.9 trang 364 sổ tay
quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2).
C = C1+C2+C3 = 1.10-3 + 0 + 0,4.10-3 = 1,4.10-3 (m)

= 995,3 >50  có thể bỏ P ở mẫu
=


+ 1,4.10-3
S= +C=

S = 2,35.10-3 (m) = 2,35 mm.
Lấy S = 4 mm.
Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử:

= =

200.106 N/m2 (*)


Áp suất thử Po : Po = Pth + P1
Trong đó:
 Pth : áp suất thử thủy lực.
147694 = 221541 (N/m2) (theo bảng XIII.5
 Pth = 1,5P = 1,5
trang 358 sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2).
 Po = 221541 + 43164 = 264705N/m2

=
=

= 30 106 N/m2

< 200.106 N/m2  thỏa điều kiện (*)

4.2.2 Tính chiều dài đáy và nắp thiết bị (dạng elip có gờ):


XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 47
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




Sử dụng vật liệu CT3 có Dt = 1,1 m; hb=0,25.Dt (theo bảng XIII.11

trang 381 sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2).
 Chiều dày đáy và nắp thiết bị:

S= +C

Với k: hệ số không thứ nguyên.

k=1-

Trong đó: d - đường kính lớn nhất (kích thước lớn nhất của lổ không
phải hình tròn) của lỗ không tăng cứng.
Sử dụng nắp có lổ không được tăng cứng d = 0,15m

k = 1 - = 1- = 0,864


Ta có: k = 0,864 0,95 = 1333,78 > 30

có thể bỏ qua P ở mẫu

S= +C


S= +C

S = 7,14 10-4 + C
S – C = 7,14 10-4 (m) = 0,714 (mm) < 10 (mm)
Do đó ta tăng thêm 2 mm so với giá trị C = 1,4.10-3 (m).
C = 1,4+2 = 3,4 (mm)
Vậy: S = 0,714 + 3,4 = 4,114 (mm) = 4,114 10-3 (m).
Chọn S = 5 10-3 (m).
(theo bảng XIII.12 trang 385 sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ
hóa chất tập 2).
chiều cao gờ h = 25 (mm).



XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 48
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




Kiểm tra ứng suất:

=


= 116.106 N/m2
=


= 200.106 N/m2.
< =

4.2.3 Mặt bích:
 Mặt bích là bộ phận quan trọng dùng để nối các bộ phận của thiết bị
cũng như nối các bộ phận khác với thiết bị.
Vật liệu: CT3.

 Bích sử dụng là bích kiểu số IV (dùng để nối thiết bị), (theo bảng
XIII.27 trang 417 sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2).




Kích thước nối Kiểu bích

Bu lông IV
Py.106 Dt
D Db DI Do
(N/m2) (mm)
db h hI
Z
(mm) (mm) (mm) (mm)
(cái)
(mm) (mm) (mm)

0,1 1100 1240 1190 1160 1113 M20 22 22 4

4.2.4 Chân đỡ và tai treo:
4.1.4.1. Chân đỡ:
Vật liệu CT3 có khối lượng riêng = 7,85.103 kg/m3
 Khối lượng thân:



XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 49
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




mthân = V = ( ) Htháp

(1,1082 – 1,12)
mthân = 7,2 7850

mthân =783,7 (kg).
 Khối lượng đáy và nắp: (theo bảng XIII.27 trang 417 sổ tay quá trình
và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2).
Mđ,n = 2 x 54,4 = 108,8 (kg)
 Khối lượng đệm:
mđệm = Vđệm (1-Vđ)

mđệm = Hđệm (1-0,74)

1,12
mđệm = 4,4 520 (1-0,74)

mđệm = 565(kg).
 Khối lượng dung môi trong trường hợp ngập lụt:
mdm = Vdm Vđ

mdm = Hđệm Vđ

1,12
mdm = 4,4 0,74 1000 = 3092,7 (kg).

 Khối lượng bích:

-
mbích = 2 ( ) h


(1,242 1,1132) 10-3
mbích = 22 7850

mbích = 81 (kg).
 Khối lượng tháp:
mtháp = mthân + mđ,n + mđệm + mdm + mbích
mtháp =783,7 + 108,8 + 565 + 3092,7 + 81
mtháp = 4631,2 (kg).


XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 50
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




 Trọng lượng tháp:
Gtháp = mtháp g = 4631,2 9,81 = 45432 (N).
 Chọn chân đỡ gồm 4 chân:

Trọng lượng mỗi chân phải chịu = = = 118 (N).

 Thông số chân đỡ: (theo bảng XIII.35 trang 437 sổ tay quá trình và
thiết bị công nghệ hóa chất tập 2).


Tải trọng Tải trọng L B B1 B2 H h S l d
Bề
cho phép cho phép
mặt
trên một lên bề
đỡ
mặt đỡ
chân
(mm)
F. 104
-4 -6
G.10 q.10
(m2)
(N/m2)
(N)

2,5 444 0,56 250 180 215 290 350 185 16 90 27




4.1.4.2 Tai treo:
Tương tự như chân đỡ ta có các thông số cho tai treo (theo
bảng XIII.36 trang 438 sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập2).


Khối
-4 4 -6
G.10 F.10 q.10 lượng
L B B1 H S l a d
1 tai
(m2) (N/m2)
(N)
treo



XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 51
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




(kg)



2,5 (mm)
173 1,45 3,48
150 120 130 2,5 8 60 20 30




KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ:
Khí SO2 là loại khí thải có ảnh hưởng đến sức khỏe con người, phát
sinh rất nhiều trong các hoạt động sản xuất công nghiệp, do đó có thể áp dụng công
nghệ xử lý khí SO2 theo phương pháp hấp thu bằng tháp đệm trong nhiều lĩnh vực
khác ngoài công nghệ đốt.




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 52
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




Thiết kế tháp đệm hấp thu khí SO2 đã giúp giải quyết được vấn đề khí
thải từ lò đốt theo công nghệ nhiệt phân - đang được ứng dụng khá phổ biến trên thế
giới.
Việc thiết kế tháp đệm hấp thu khí thải có thể cho ta hiệu suất xử lý
cao. Những ưu điểm khi chọn phương pháp xử lý bằng tháp đệm với dung dịch hấp
thu nước là công nghệ và thiết bị đơn giản, dễ vận hành, giá thành không cao so với
các thiết bị xử lý khác.
Hấp thu bằng dung dịch nước ngoài khả năng xử lý khí SO2 ta có thể
ứng dụng để xử lý các khí: NH3, CO2 … Do đó sẽ mở rộng được phạm vi ứng dụng
của đề tài.




TÀI LIỆU THAM KHẢO
Trần Xoa - Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất - Tập 1.
Trần Xoa - Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất - Tập 2.
Vũ Bá Minh – Truyền Khối – Tập 3.



XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 53
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ




Nguyễn Bin – Quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học và thực phẩm –
Tập 1.
Trần Ngọc Chấn – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải – Tập 3.




XỬ LÝ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 54
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản